用复合微生物对污水处理中产生的污泥减量的效果研究

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摘 要：在污水处理中施用复合微生物对生物污泥可产生明显的减量作用。分析了复合微生物及对污泥减量作用的机理。列举了几处应用复合微生物法处理污水以减量污泥的实例，并进行了分析；对今后的应用前景提出了展望。

关键词：污水处理；生物污泥；减量；复合微生物

现在世界上85%以上的污水处理厂是应用活性污泥法来处理污水，这种方法最大的弊端是污水处理的同时会产生巨大数量的剩余污泥。剩余污泥中的固形物有截留下的悬浮物，有生物处理系统产生的生物污泥，有因添加化学絮凝剂而产生的化学泥，污水处理厂产生的污泥量大约为所处理的污水体积的0.15～1%。现在的污泥的处理及处置，就是通过适当的技术措施，使其得到再利用或是将其的环境的损害程度降低后再投放到自然环境中。这些污泥富含有机物、病毒、重金属等，如不加以处理而随意堆放，将对周围环境产生再次污染。

目前对污泥的处理方法有：埋地、焚烧、农用等。但这些方法也都存在其他弊端。且现行方法的处理成本很高，一般占到污水处理厂运行费用的30%～60%左右。欧美国家每年用于处理剩余污泥的费用资金就高达几十亿人民币。因此，寻找更好的剩余污泥的处理处置方案，一直是污水处理行业的重要研究领域。

当前关于污泥减量技术的研究在国内外一直停留在已产生污泥的处理上或者通过溶胞技术进行的化学物质的投加，或者在生化过程中通过投加能量解偶联和物质解偶联化学药剂的研究上，对于生化处理系统的研究也停留在通过工艺的调整完成污泥减量化的研究上，并没有进行微生物共生的研究也没有将生物共生技术和工艺研究结合进行的污泥减量化研究。

1 复合微生物污泥减量的技术原理

复合微生物，由光合细菌、乳酸菌、酵母菌、硝化菌、反硝化菌等五属十科五十多种微生物组成，结构稳定，性能显著，用于污水处理中可显著减少污泥产量，因其可降低BOD、COD、脱氮、除磷，将有机物、含氮物等分解为CO2、H2O、N2等。复合微生物对活性污泥的减量作用通过以下机理达到其效果。

1.1 脱碳机理

污水处理过程中的活性生物的结构和功能中心是起絮凝作用的菌胶团，菌胶团中各种微生物之间是食物链的关系。污水中的有机物先吸附到含有大量微生物的菌胶团表面，与菌胶团中的微生物进行细胞表面的接触，小分子有机物直接穿过细胞膜进行微生物体内，糖类、蛋白质等大分子有机物通过细胞膜上的透膜酶而进入微生物体内。进入微生物内部，在各种细胞内酶，如氧化酶、脱氢酶等的催化作用下，被微生物分解代谢。

脱碳主要在细胞中的好氧区域发生。一部分有机物被微生物逐步氧化分解，最终成为CO2和H2O等稳定的无机物质，并从此过程中获得生存所需要的能量。还有一部分有机污染物通过合成代谢形成了新细胞的组分。微生物通过合成代谢和分解代谢，从而去除了污水中的有机物，即达到了脱碳的目的。

1.2 脱氮机理

在污水中，氮主要以有机氮（如：蛋白质、氨基酸、尿素等）和氨态氮的形式存在。含氮化合物通过微生物的作用，连续发生氨化反应、硝化反应和反硝化反应，最终转化为稳定无害的N2，排入大气，从而达到脱氮的目的。氨化反应、硝化反应主要在好氧区域发生，而反硝化反应则主要发生在缺氧区域和厌氧区域。

首先，有机氮化物在氨化菌的作用下，分解转化为氨态氮。硝化是指在废水处理过程中，氨态氮被转化为亚硝氮和硝氮。硝化反应是在好氧状态下由亚硝酸菌与硝酸菌共同完成的。近几年的研究所发现硝化菌有丰富的代谢多样性和基质多样性。一般情况下，亚硝酸细菌将氨作为电子供体，将氧作电子受体进行好养呼吸；而在较低氧浓度下则同时利用亚硝酸盐和氧作电子受体；无氧条件下进行厌氧呼吸是利用亚硝酸盐作为电子受体。将亚硝酸盐做电子受体时，其还能同时利用氨、氢、有机物等多种电子受体。一般情况下，以亚硝酸盐做电子供体以氧做电子受体而进行好氧呼吸的硝酸细菌为自养生长，而在存在亚硝酸盐的无氧条件下则转变为以有机物做电子供体，以硝酸盐做电子受体的厌氧呼吸。在即没有氧也没有硝酸盐时，其进行以有机物做电子供体和电子受体的异养生长。

在调节池和反应器中，还可能存在厌氧氨氧化反应。厌氧氨氧化是以亚硝酸盐做氧化剂而将氨氧化为N2；或以氨做电子受体而将亚硝酸盐还原为N2的生物反应。

2 应用实例

（1）2008年在某工厂生活污水处理项目中（600吨/天），为研究探索复合微生物替代活性污泥及化学絮凝剂，研究人员与相关设计院沟通按照复合菌的生存需求设计采用格栅、调节池、缺氧池、生物接触氧化池（采用生物固定化技术）、二沉池、消毒池、污泥池等工艺处理。经过半年稳定运行，出水水质完全符合绿化和农用地要求，污水COD达到40mg/L以下，废水回用绿化园区植物。由于复合微生物对有机物的分解充分，没有多余污泥产生。

（2）2009年在山东省某医院污水项目上使用验证实验结果。医院污水量2000吨/天，自2009年4月20日开始用复合菌调试，15天运行达标，经过了4个月运行监测稳定。“不添加絮凝剂出水SS较好，不添加消毒剂大肠杆菌数减少98%以上，污泥量少，各项指标均达到项目建设要求。”

本文针对现代污水处理厂产生大量剩余污泥问题，通过在污水处理的过程中添加专门配制的复合微生物，改善和强化活性污泥菌胶团中的微生物的品种组成和功能，增强污水处理的效果，并促进有机污染物消化分解和不断对已死亡微生物的再分解，从而大幅度的减少活性污泥的排放量，减低剩余污泥产生量，相应减少了剩余污泥的后续处理工作量，实现了从源头上控制污水厂的污泥产量。添加复合微生物的方法，不需对污水处理厂的现行工艺和运行条件进行硬件和软件改造，有很好的适应能力，是剩余污泥减量技术有巨大前景和应用可行性的发展方向。

作者简介：肖丽（1980-），女，山东乳山人，本科，工程师，微生物。